18799

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Системы многоканального ввода вывода аналоговых сигналов. На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б в данной системе испо

Русский

2013-07-08

189.68 KB

7 чел.

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов.

На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных, в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б, в данной системе используется один ЦАП и один АЦП совместно с аналоговыми мультиплексорами и демультиплексорами. В большинстве случаев, особенно при большом числе каналов, вторая конфигурация является более экономичной

Различные требования по стоимости и техническим характеристикам, предъявляемые к системам сбора данных (ССД), определяют возможности вариаций структуры ССД на основе выбора метода обработки аналоговых сигналов. На рисунке 11.3а представлена структура ССД с параллельным принципом обработки.

Параллельная ССД позволяет обеспечить:

1) максимальную независимость аппаратуры всех каналов ССД (изза независимости обработки каждого сигнала);

2) высокое качество преобразования сигналов (вследствие возможности системы пообеспечению требуемого уровня нормализации сигнала на входе АЦП в каждом канале);

3) устранение ошибок, возникающих при коммутации и выборкехранении аналог. сигналов, вносящих основной вклад в суммарную погрешность преобраз-я. Параллельная ССД имеет большое будущее. Однако при его реализации имеет место более высокая стоимость ССД вследствие сравнительно высокой стоимости АЦП.

На рис 11.3б представлена структура ССД с последовательным принципом обработки. Производительность последовательной ССД находится в прямой зависимости от быстродействия АЦП и ограничена его динамическими параметрами. Применение дополнительных элементов для обработки аналоговых сигналов УВХ и АМ ухудшает точностные характеристики и качество преобразования сигналов. С другой стороны, параметры надежности последовательной ССД выше, чем у параллельной ССД, в силу меньшего количества элементов АЦП. Поэтому на практике по критериям надежности и стоимости используют последовательные ССД, а параллельные ССД применяют только в высокопроизводительных системах.

В состав ССД, кроме АЦП, входят следующие устройства:

З – схема защиты входных цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала входного сигнала за заданные пороговые значения);

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между датчиком Д аналогового сигнала и измерительным каналом системы. Помимо собственно защиты выходных и входных цепей гальваническая изоляция позволяет снизить влияние на систему помех по цепям заземления за счет полного разделения Общего ПАВВ и контролируемогооборудования;

СН – схема нормализации. СН предназначена для согласования характеристик входного сигнала, снимаемого с датчика, с характеристиками АЦП. СН в основном выполняет функции усиления (привода границ диапазона напряжений входного сигнала к диапазону напряжений АЦП), сдвига уровней и преобразование униполярного сигнала в биполярный или наоборот;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ предназначен для повышения точностных характеристик путем подавления помех на входе. При этом предполагается, что полезный сигнал датчика и сигналпомеха имеют различные диапазоны частот. В некоторых системах вместо ФНЧ используют фильтры высших частот ФВЧ или полосовые фильтры ПФ;

АМ – аналоговый мультиплексор. АМ предназначен для управляемой коммутации множества входных сигналов на один выход. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера коммутируемого входного канала;

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала и удержания его в течении времени выполнения некоторой операции (обычно АЦП);

ЦМ – цифровой мультиплексор. ЦМ предназначен для управляемой коммутации выходных каналов АЦП для передачи полученного цифрового кода преобразования выбранного АЦП в системную шину. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера АЦП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы ССД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

В системах распределения данных (СРД) также применяются две варианта структур (см.рисунок 11.4).

По сравнения с АЦП, ЦАП более простые устройства и быстродействие их высоко. Поэтому стоимость и надежность обоих вариантов отличаются не значительно, а по точности преобразования параллельная СРД превосходит последовательную. Как следствие, на практике в основном используют параллельную СРД, кроме того, на рынке доступны БИС, которые в одном кристалле содержат до 40 каналов ЦАП.

В состав СРД, кроме ЦАП, входят следующие устройства:

З – схема защиты вых. цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала вых. сигнала за заданные пороговые значения);

УМ – усилитель мощности. УМ предназначен для усиления вых. сигнала с целью согласования с характеристиками вх-го каскада исполнительного механизма ИМ. УМ строятся на базе транзисторных или тиристорных схем. Как правило, мощные УМ не устанавливают в СРД, а используют внешние УМ или интегрированные в ИМ;

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между управляющим каналом системы и исполнительным механизмом ИМ потребителем аналогового сигнала;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ на выходе ЦАП предназначен для сглаживания ступенчатого выходного сигнала путем фильтрации частотной составляющей обновления выходного канала ЦАП.

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала с выхода ЦАП и удержания его в течении времени отключения выхода ЦАП от канала;

АД – аналоговый демультиплексор. АД выполняет обратную операцию по сравнению с АМ, т.е. коммутирует выход ЦАП к одному из заданных каналов аналогового вывода. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера выходного канала;

ЦД – цифровой демультиплексор. ЦД выполняет обратную операцию по сравнению с ЦМ, т.е. коммутирует канал передачи цифрового кода ЦАП к одному из заданных каналов ЦАП. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера ЦАП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы СРД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

На практике при проектировании ПАВВ используют комбинацию последовательной ССД и параллельной СРД.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28661. Революционная ситуация 1879-1881 гг. Крепостническая реакция и контрреформы 80-90-х гг. XIX в. 14.17 KB
  Дознание по таким делам осуществлялось корпусом жандармов. все наиболее важные дела по политим преступлениям стали рассмся Особым присутствием сената с участием сословных представителей. из компетенции суда присяжных были выведены дела о печати в 1874 г. из ведения общих судов дела о противозаконных сообществах и участии в них в 1878 г.
28662. Предмет и метод истории и права России 12.37 KB
  История государства и права России изучает политические и правовые институты существовавшие в процессе исторического развития Российского государства. История государства и права России рассматривает конкретные политические и правовые явления прежде всего фактический материал для установления закономерностей общих поступательных тенденций развития российского государства и права. В этом история государства и права неразрывно связана и с общей историей России и с теорией государства и права. Отличия состоят в том что история изучает более...
28663. Возникновение государственности у восточных славян в VII-IX вв. Причины образования Древнерусского государства. Процесс складывания государственных органов и правовых институтов. Сущность «норманнской теории» происхождения Древнерусского государства 14.58 KB
  Стали образовывать союзы племенных союзов которые по отношению к внеш. племенам выглядели единым целым но в некот. Появляются первые датируемые славянские летописи из котх следовало что поляне платят дань хазарам коте создали Хазарский Каганат а словены зависели от полян. группа лиц аппарат котые занимались только управлением.
28664. Киевское государство – раннефеодальное государство 13.46 KB
  признаки: 1 юридическая безответственности носителя власти; 2 нет постоянных институтов власти получающих плату за свою деятельность; 3 первоначально не был установлен механизм передачи власти по старшинству т. от отца к старшему сыну; 4 существовала наследственность власти; 5 существовал совет при князе но без юридического статуса; 6 в особых случаях могло собираться вече являвшееся чрезвычайным органом и т. Однако полного единства в ней не было органов власти кроме местного князя или его наместника находившегося в родственной...
28665. Происхождение «Русской Правды». Ее редакция и состав. Содержание Краткой и Пространной Правды 12.92 KB
  Ее редакция и состав.Условно делятся на 3 основные редакции: 1 Краткая редакция первая по времени создания; 2 Пространная ред.; 3 Сокращенная ред. Краткая редакция состоит из 2 частей в объеме 43 ст.
28666. Привилегии феодалов по «Русской Правде». Положение смердов, закупов, холопов по «Русской Правде» 12.83 KB
  Если он отказывался работать или плохо работал хозяин имел право бить. Если хозяин пытался выдать закупа за холопа то закуп освобождался а сам хозяин мог быть наказан.
28667. Право собственности и наследования по « Русской Правде». Понятие преступления по «Русской Правде». Группы и виды преступлений. Виды наказаний 13.72 KB
  Право собственности и наследования по Русской Правде. Содержание права собственности по РП различалось в зависимости от субъектасобственника и объекта собственности. Объектом собственности первоначально были вещи принадлежащие человеку конь боевое снаряжение одежда позднее объектом собственности становится земля и другие виды угодий. Жена сохраняла право собственности на свое приданое и могла передавать его по наследству.
28668. Суд и судебный процесс в Древнерусском государстве 12.11 KB
  В случае отказа или невозможности это сделать вина последнего считается доказанной; 2 свод очная ставка; 3 гонение следа поиск доказательств и преступника следование по следам. Предусматривалась определенная система доказательств которая состояла из свидетельских показаний вещественных доказательств ордалий. В некоторых случаях имели доказательственное значение внешние признаки и вещественные доказательства. Имелась и система формальных доказательств ордалии.
28669. Причины феодальной раздробленности Руси. Крупнейшие княжества (Владимиро-Суздальское и Галицко-Волынское) 12.99 KB
  Причины феодальной раздробленности Руси. Предпосылки раздробленности: 1. Одной из причин феодальной раздробленности в Древнерусском государстве явилось изменение порядка наследования.